随着业务模块系统越来越多，各个系统的业务架构变得越来越错综复杂，特别是这几年微服务架构的兴起，跨设备跨服务的接口调用越来越频繁。打个简单的比方：现在的一个业务流程，可能需要调用N次第三方接口，获取N种上游数据。因此，面临一个大的问题是：如何高效率地异步去调取这些接口，然后同步去处理这些接口的返回结果呢？这里涉及线程的异步回调问题，这也是高并发的一个基础问题。
在Netty源代码中，大量地使用了异步回调技术，并且基于Java的异步回调，设计了自己的一整套异步回调接口和实现。
在本章中，我们从Java Future异步回调技术入手，然后介绍比较常用的第三方异步回调技术——谷歌公司的Guava Future相关技术，最后介绍一下Netty的异步回调技术。
总之，学习高并发编程，掌握异步回调技术是编程人员必须具备的一项基础技术。
5.1 从泡茶的案例说起
在进入异步回调模式的正式解读之前，先来看一个比较好理解的异步生活示例。笔者尼恩就想到自己中学8年级的语文中，有一篇华罗庚的课文——《统筹方法》，其中举了一个合理安排工序、以便提升效率的泡茶案例。下面分别是用阻塞模式和异步回调模式来实现其中的异步泡茶流程。强调一下：这里直接略过顺序执行的冒泡工序，那个效率太低了。
为了异步执行整个泡茶流程，分别设计三条线程：主线程、清洗线程、烧水线程。
- 主线程（MainThread）的工作是：启动清洗线程、启动烧水线程，等清洗、烧水的工作完成后，泡茶喝。
- 清洗线程（WashThread）的工作是：洗茶壶、洗茶杯。
- 烧水线程（HotWarterThread）的工作是：洗好水壶，灌上凉水，放在火上，一直等水烧开。
下面分别使用阻塞模式、异步回调模式来实现泡茶喝的案例。
5.2 join异步阻塞
阻塞模式实现泡茶实例，首先从最为基础的多线程join合并开始。join操作的原理是：阻塞当前的线程，直到准备合并的目标线程的执行完成。
5.2.1 线程的join合并流程
在Java中，线程（Thread）的合并流程是：假设线程A调用了线程B的B.join方法，合并B线程。那么，线程A进入阻塞状态，直到B线程执行完成。
在泡茶喝的例子中，主线程通过分别调用烧水线程和清洗线程的join方法，等待烧水线程和清洗线程执行完成，然后执行自己的泡茶操作。具体如图5-1所示。
5.2.2 使用join实现异步泡茶喝的实践案例
使用join实现泡茶喝，这是一个异步阻塞版本，具体的代码实现如下：
//...
public class JoinDemo {
public static final int SLEEP_GAP = 500;
public static String getCurThreadName() {
return Thread.currentThread().getName();
}
static class HotWarterThread extends Thread {
public HotWarterThread() {
super("** 烧水-Thread");
}
public void run() {
try {
Logger.info("洗好水壶");
Logger.info("灌上凉水");
Logger.info("放在火上");
//线程睡眠一段时间，代表烧水中
Thread.sleep(SLEEP_GAP);
Logger.info("水开了");
} catch (InterruptedException e) {
Logger.info(" 发生异常被中断.");
}
Logger.info(" 运行结束.");
}
}
static class WashThread extends Thread {
public WashThread() {
super("$$ 清洗-Thread");
}
public void run() {
try {
Logger.info("洗茶壶");
Logger.info("洗茶杯");
Logger.info("拿茶叶");
//线程睡眠一段时间，代表清洗中
Thread.sleep(SLEEP_GAP);
Logger.info("洗完了");
} catch (InterruptedException e) {
Logger.info(" 发生异常被中断.");
}
Logger.info(" 运行结束.");
}
}
public static void main(String args[]) {
Thread hThread = new HotWarterThread();
Thread wThread = new WashThread();
hThread.start();
wThread.start();
try {
// 合并烧水-线程
hThread.join();
// 合并清洗-线程
wThread.join();
Thread.currentThread().setName("主线程");
Logger.info("泡茶喝");
} catch (InterruptedException e) {
Logger.info(getCurThreadName() + "发生异常被中断.");
}
Logger.info(getCurThreadName() + " 运行结束.");
}
}
程序中有三个线程：（1）主线程main；（2）烧水线程hThread；（3）清洗线程wThread。main主线程调用了hThread.join()实例方法，合并烧水线程，也调用了wThread.join()实例方法，合并清洗线程。
说明一下：hThread、wThread是线程实例，在示例代码中，hThread对应的线程名称为"** 烧水-Thread"，wThread对应的线程名称为“$$ 清洗-Thread”。
执行结果如下：
[** 烧水-Thread|JoinDemo$HotWarterThread.run] |> 洗好水壶
[** 烧水-Thread|JoinDemo$HotWarterThread.run] |> 灌上凉水
[** 烧水-Thread|JoinDemo$HotWarterThread.run] |> 放在火上
[$$ 清洗-Thread|JoinDemo$WashThread.run] |> 洗茶壶
[$$ 清洗-Thread|JoinDemo$WashThread.run] |> 洗茶杯
[$$ 清洗-Thread|JoinDemo$WashThread.run] |> 拿茶叶
[** 烧水-Thread|JoinDemo$HotWarterThread.run] |> 水开了
[** 烧水-Thread|JoinDemo$HotWarterThread.run] |> 运行结束.
[$$ 清洗-Thread|JoinDemo$WashThread.run] |> 洗完了
[$$ 清洗-Thread|JoinDemo$WashThread.run] |> 运行结束.
[主线程|JoinDemo.main] |> 泡茶喝
[主线程|JoinDemo.main] |> 主线程 运行结束.
5.2.3 详解join合并方法
join方法的应用场景：A线程调用B线程的join方法，等待B线程执行完成；在B线程没有完成前，A线程阻塞。
join方法有三个重载版本：
- void join()：A线程等待B线程执行结束后，A线程重新恢复执行。
- void join(long millis)：A线程等待B线程执行一段时间，最长等待时间为millis毫秒。超过millis毫秒后，不论B线程是否结束，A线程重新恢复执行。
- void join(long millis，int nanos)：等待B线程执行一段时间，最长等待时间为millis毫秒，加nanos纳秒。超过时间后，不论B线程是否结束，A线程重新恢复执行。
强调一下容易混淆的几点：
- join是实例方法，不是静态方法，需要使用线程对象去调用，如thread.join()。
- join调用时，不是线程所指向的目标线程阻塞，而是当前线程阻塞。
- 只有等到当前线程所指向的线程执行完成，或者超时，当前线程才能重新恢复执行。
join有一个问题：被合并的线程没有返回值。例如，在烧水的实例中，如果烧水线程的执行结束，main线程是无法知道结果的。同样，清洗线程的执行结果，main线程也是无法知道的。形象地说，join线程合并就像一个一个闷葫芦。只能发起合并线程，不能取到执行结果。
如果需要获得异步线程的执行结果，怎么办呢？可以使用Java的FutureTask系列类。
5.3 FutureTask异步回调之重武器
为了获取异步线程的返回结果，Java在1.5版本之后提供了一种新的多线程的创建方式——FutureTask方式。FutureTask方式包含了一系列的Java相关的类，在java.util.concurrent包中。其中最为重要的是FutureTask类和Callable接口。
5.3.1 Callable接口
在介绍Callable接口之前，先得重提一下旧的Runnable接口。Runnable接口是在Java多线程中表示线程的业务代码的抽象接口。但是，Runnable有一个重要的问题，它的run方法是没有返回值的。正因为如此，Runnable不能用于需要有返回值的应用场景。
为了解决Runnable接口的问题，Java定义了一个新的和Runnable类似的接口——Callable接口。并且将其中的代表业务处理的方法命名为call，call方法有返回值。
Callable的代码如下：
package java.util.concurrent;
@FunctionalInterface
public interface Callable {
//call方法有返回值
V call() throws Exception;
}
Callable接口是一个泛型接口，也声明为了“函数式接口”。其唯一的抽象方法call有返回值，返回值的类型为泛型形参的实际类型。call抽象方法还有一个Exception的异常声明，容许方法内部的异常不经过捕获。
总之，Callable接口可以对应到Runnable接口；Callable接口的call方法可以对应到Runnable接口的run方法。相比较而言，Callable接口的功能更强大一些。
Callable接口与Runnable接口相比，还有一个很大的不同：Callable接口的实例不能作为Thread线程实例的target来使用；而Runnable接口实例可以作为Thread线程实例的target构造参数，开启一个Thread线程。
问题来了，Java中的线程类型，只有一个Thread类，没有其他的类型。如果Callable实例需要异步执行，就要想办法赋值给Thread的target成员，一个Runnable类型的成员。为此，Java提供了在Callable实例和Thread的target成员之间一个搭桥的类——FutureTask类。
5.3.2 初探FutureTask类
顾名思义，FutureTask类代表一个未来执行的任务，表示新线程所执行的操作。FutureTask类也位于java.util.concurrent包中。FutureTask类的构造函数的参数为Callable类型，实际上是对Callable类型的二次封装，可以执行Callable的call方法。FutureTask类间接地继承了Runnable接口，从而可以作为Thread实例的target执行目标。
FutureTask类的构造函数的源代码，如下：
public FutureTask(Callable callable) {
if (callable == null)
throw new NullPointerException();
this.callable = callable;
this.state = NEW; // ensure visibility of callable
}
FutureTask类就像一座搭在Callable实例与Thread线程实例之间的桥。FutureTask类的内部封装一个Callable实例，然后自身又作为Thread线程的target。
在外部，如何要获取Callable实例的异步执行结果，不是调用其call方法，而是需要通过FutureTask类的相应方法去获取。
总体来说，FutureTask类首先是一个搭桥类的角色，FutureTask类能当作Thread线程去执行目标target，被异步执行；其次，如果要获取异步执行的结果，需要通过FutureTask类的方法去获取，在FutureTask类的内部，会将Callable的call方法的真正结果保存起来，以供外部获取。
在Java语言中，将FutureTask类的一系列操作，抽象出来作为一个重要的接口——Future接口。当然，FutureTask类也实现了此接口。
5.3.3 Future接口
Future接口不复杂，主要是对并发任务的执行及获取其结果的一些操作。主要提供了3大功能：
- 判断并发任务是否执行完成。
- 获取并发的任务完成后的结果。
- 取消并发执行中的任务。
Future接口的源代码如下：
package java.util.concurrent;
public interface Future {
boolean cancel(booleanmayInterruptRunning);
booleanisCancelled();
booleanisDone();
V get() throws InterruptedException，ExecutionException;
V get(long timeout，TimeUnitunit) throws InterruptedException，
ExecutionException，TimeoutException;
}
关于Future接口的方法，详细说明如下：
- V get()：获取并发任务执行的结果。注意，这个方法是阻塞性的。如果并发任务没有执行完成，调用此方法的线程会一直阻塞，直到并发任务执行完成。
- V get(Long timeout，TimeUnit unit)：获取并发任务执行的结果。也是阻塞性的，但是会有阻塞的时间限制，如果阻塞时间超过设定的timeout时间，该方法将抛出异常。
- booleanisDone()：获取并发任务的执行状态。如果任务执行结束，则返回true。
- booleanisCancelled()：获取并发任务的取消状态。如果任务完成前被取消，则返回true。
- boolean cancel(booleanmayInterruptRunning)：取消并发任务的执行。
5.3.4 再探FutureTask类
FutureTask类实现了Future接口，提供了外部操作异步任务的能力。现在，回到FutureTask类自身。为了完成异步执行Callable类型的任务、获取任务结果的使命，在FutureTask类的内部，又有哪些成员和方法呢？
首先，FutureTask内部有一个Callable类型的成员，代表异步执行的逻辑：
private Callable callable;
callable实例属性必须要在FutureTask类的实例构造时进行初始化。
其次，FutureTask内部有一个run方法。这个run方法是Runnable接口的抽象方法，在FutureTask类的内部提供了自己的实现。在Thread线程实例执行时，会将这个run方法作为target目标去异步执行。在FutureTask内部的run实现代码中，会执行其callable成员的call方法。执行完成后，将结果保存起来。保存在哪里呢？
再次，FutureTask内部有另一个重要的成员——outcome属性，用于保存结果：
private Object outcome;
outcome属性所保存的结果，可供FutureTask类的结果获取方法（如get）来获取。
至此，这个很重要的FutureTask搭桥类就介绍完了。如果还不是很清楚，也不要紧，相信通过实践一个FutureTask版本的喝茶示例，就明白了。
5.3.5 使用FutureTask类实现异步泡茶喝的实践案例
在前面的join版本喝茶示例中，有一个很大的问题：就是主线程获取不到异步线程的返回值。打个比方，如果烧水线程出了问题，或者清洗线程出了问题，主线程是无办法知道的。哪怕不具备泡茶条件，主线程也只能继续泡茶喝。
使用FutureTask类和Callable接口，进行异步结果的获取，代码如下：
//...
public class JavaFutureDemo {
public static final int SLEEP_GAP = 500;
public static String getCurThreadName() {
return Thread.currentThread().getName();
}
static class HotWarterJob implements Callable //①
{
@Override
public Boolean call() throws Exception //②
{
try {
Logger.info("洗好水壶");
Logger.info("灌上凉水");
Logger.info("放在火上");
//线程睡眠一段时间，代表烧水中
Thread.sleep(SLEEP_GAP);
Logger.info("水开了");
} catch (InterruptedException e) {
Logger.info(" 发生异常被中断.");
return false;
}
Logger.info(" 运行结束.");
return true;
}
}
static class WashJob implements Callable {
@Override
public Boolean call() throws Exception {
try {
Logger.info("洗茶壶");
Logger.info("洗茶杯");
Logger.info("拿茶叶");
//线程睡眠一段时间，代表清洗中
Thread.sleep(SLEEP_GAP);
Logger.info("洗完了");
} catch (InterruptedException e) {
Logger.info(" 清洗工作发生异常被中断.");
return false;
}
Logger.info(" 清洗工作运行结束.");
return true;
}
}
public static void drinkTea(booleanwarterOk, booleancupOk) {
if (warterOk&&cupOk) {
Logger.info("泡茶喝");
} else if (!warterOk) {
Logger.info("烧水失败，没有茶喝了");
} else if (!cupOk) {
Logger.info("杯子洗不了，没有茶喝了");
}
}
public static void main(String args[]) {
Callable hJob = new HotWarterJob();//③
FutureTask hTask = new FutureTask<>(hJob);//④
Thread hThread = new Thread(hTask, "** 烧水-Thread");//⑤
Callable wJob = new WashJob();//③
FutureTask wTask = new FutureTask<>(wJob);//④
Thread wThread = new Thread(wTask, "$$ 清洗-Thread");//⑤
hThread.start();
wThread.start();
Thread.currentThread().setName("主线程");
try {
booleanwarterOk = hTask.get();
booleancupOk = wTask.get();
drinkTea(warterOk, cupOk);
} catch (InterruptedException e) {
Logger.info(getCurThreadName() + "发生异常被中断.");
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
Logger.info(getCurThreadName() + " 运行结束.");
}
}
首先，在上面的喝茶实例代码中使用了Callable接口，替代了Runnable接口，并且在call方法中返回了异步线程的执行结果。
static class WashJob implements Callable
{
@Override
public Boolean call() throws Exception
{
//..业务代码，并且有清洗的结果
}
}
其次，从Callable异步逻辑到异步线程，需要创建一个FutureTask类的实例，并通过FutureTask类的实例，创建新的线程：
Callable hJob = new HotWarterJob();//异步逻辑
FutureTask hTask = new FutureTask (hJob);//搭桥实例
Thread hThread = new Thread(hTask, "** 烧水-Thread");//异步线程
FutureTask和Callable都是泛型类，泛型参数表示返回结果的类型。所以，在使用的时候，它们两个实例的泛型参数一定需要保持一致的。
最后，通过FutureTask类的实例，取得异步线程的执行结果。一般来说，通过FutureTask实例的get方法，可以获取线程的执行结果。
总之，FutureTask类的实现比join线程合并操作更加高明，能取得异步线程的结果。但是，也就未必高明到哪里去了。为啥呢？
因为通过FutureTask类的get方法，获取异步结果时，主线程也会被阻塞的。这一点，FutureTask和join也是一样的，它们俩都是异步阻塞模式。
异步阻塞的效率往往是比较低的，被阻塞的主线程不能干任何事情，唯一能干的，就是在傻傻地等待。原生Java API，除了阻塞模式的获取结果外，并没有实现非阻塞的异步结果获取方法。如果需要用到获取异步的结果，则需要引入一些额外的框架，这里首先介绍谷歌公司的Guava框架。
5.4 Guava的异步回调
何为Guava？它是谷歌公司提供的Java扩展包，提供了一种异步回调的解决方案。相关的源代码在com.google.common.util.concurrent包中。包中的很多类，都是对java.util.concurrent能力的扩展和增强。例如，Guava的异步任务接口ListenableFuture，扩展了Java的Future接口，实现了非阻塞获取异步结果的功能。
总体来说，Guava的主要手段是增强而不是另起炉灶。为了实现非阻塞获取异步线程的结果，Guava对Java的异步回调机制，做了以下的增强：
- 引入了一个新的接口ListenableFuture，继承了Java的Future接口，使得Java的Future异步任务，在Guava中能被监控和获得非阻塞异步执行的结果。
- 引入了一个新的接口FutureCallback，这是一个独立的新接口。该接口的目的，是在异步任务执行完成后，根据异步结果，完成不同的回调处理，并且可以处理异步结果。
5.4.1 详解FutureCallback
FutureCallback是一个新增的接口，用来填写异步任务执行完后的监听逻辑。FutureCallback拥有两个回调方法：
- onSuccess方法，在异步任务执行成功后被回调；调用时，异步任务的执行结果，作为onSuccess方法的参数被传入。
- onFailure方法，在异步任务执行过程中，抛出异常时被回调；调用时，异步任务所抛出的异常，作为onFailure方法的参数被传入。
FutureCallback的源代码如下：
package com.google.common.util.concurrent;
public interface FutureCallback {
void onSuccess(@Nullable V var1);
void onFailure(Throwable var1);
}
注意，Guava的FutureCallback与Java的Callable，名字相近，但实质不同，存在本质的区别：
- Java的Callable接口，代表的是异步执行的逻辑。
- Guava的FutureCallback接口，代表的是Callable异步逻辑执行完成之后，根据成功或者异常两种情况，所需要执行的善后工作。
Guava是对Java Future异步回调的增强，使用Guava异步回调，也需要用到Java的Callable接口。简单地说，只有在Java的Callable任务执行的结果出来之后，才可能执行Guava中的FutureCallback结果回调。
Guava如何实现异步任务? Callable和FutureCallback结果回调之间的监控关系呢？Guava引入了一个新接口ListenableFuture，它继承了Java的Future接口，增强了监控的能力。
5.4.2 详解ListenableFuture
看ListenableFuture接口的名称，就知道它与Java中Future接口的亲戚关系。没错，Guava的ListenableFuture接口是对Java的Future接口的扩展，可以理解为异步任务的实例。源代码如下：
package com.google.common.util.concurrent;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Future;
public interface ListenableFuture extends Future {
//此方法由Guava内部调用
void addListener(Runnable r, Executor e);
}
ListenableFuture仅仅增加了一个方法—addListener方法。它的作用就是将前一小节的FutureCallback善后回调工作，封装成一个内部的Runnable异步回调任务，在Callable异步任务完成后，回调FutureCallback进行善后处理。
注意，这个addListener方法只在Guava内部调用，如果对它感兴趣，可以查看Guava源代码。在实际编程中，我们不会调用addListener。
在实际编程中，如何将FutureCallback回调逻辑绑定到异步的ListenableFuture任务呢？可以使用Guava的Futures工具类，它有一个addCallback静态方法，可以将FutureCallback的回调实例绑定到ListenableFuture异步任务。下面是一个简单的绑定实例：
Futures.addCallback(listenableFuture, newFutureCallback()
{
public void onSuccess(Boolean r)
{
// listenableFuture内部的Callable 成功时回调此方法
}
public void onFailure(Throwable t)
{
// listenableFuture内部的Callable异常时回调此方法
}
});
现在的问题来了，既然Guava的ListenableFuture接口是对Java的Future接口的扩展，都表示异步任务。那么Guava的异步任务实例，从何而来呢？
5.4.3 ListenableFuture异步任务
如果要获取Guava的ListenableFuture异步任务实例，主要是通过向线程池（ThreadPool）提交Callable任务的方式来获取。不过，这里所说的线程池，不是Java的线程池，而是Guava自己定制的Guava线程池。
Guava线程池，是对Java线程池的一种装饰。创建Guava线程池的方法如下：
//java 线程池
ExecutorService jPool= Executors.newFixedThreadPool(10);
//Guava线程池
ListeningExecutorService gPool= MoreExecutors.listeningDecorator(jPool);
首先创建Java线程池，然后以它作为Guava线程池的参数，再构造一个Guava线程池。有了Guava的线程池之后，就可以通过submit方法来提交任务了；任务提交之后的返回结果，就是我们所要的ListenableFuture异步任务实例了。
简单地说，获取异步任务实例的方式，是通过向线程池提交Callable业务逻辑来实现。代码如下：
//调用submit方法来提交任务，返回异步任务实例
ListenableFuture hFuture = gPool.submit(hJob);
//绑定回调实例
Futures.addCallback(listenableFuture, newFutureCallback()
{
//实现回调方法，有两个
});
获取了ListenableFuture实例之后，通过Futures.addCallback方法，将FutureCallback回调逻辑的实例绑定到ListenableFuture异步任务实例，实现异步执行完成后的回调。
总结一下，Guava异步回调的流程如下：
第1步：实现Java的Callable接口，创建异步执行逻辑。还有一种情况，如果不需要返回值，异步执行逻辑也可以实现Java的Runnable接口。
第2步：创建Guava线程池。
第3步：将第1步创建的Callable/Runnable异步执行逻辑的实例，通过submit提交到Guava线程池，从而获取ListenableFuture异步任务实例。
第4步：创建FutureCallback回调实例，通过Futures.addCallback将回调实例绑定到ListenableFuture异步任务上。
完成以上四步，当Callable/Runnable异步执行逻辑完成后，就会回调异步回调实例FutureCallback的回调方法onSuccess/onFailure。
5.4.4 使用Guava实现泡茶喝的实践案例
前面已经完成了join版本、FutureTask版本的泡茶喝实践案例。大家对此实例的业务功能，应该已经非常熟悉了，这里不再赘述。下面是Guava的异步回调的演进版本，代码如下：
import cc.gongchang.util.Logger;
import com.google.common.util.concurrent.*;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class GuavaFutureDemo {
public static final int SLEEP_GAP = 500;
public static String getCurThreadName() {
return Thread.currentThread().getName();
}
static class HotWarterJob implements Callable //①
{
public Boolean call() throws Exception //②
{
try {
Logger.info("洗好水壶");
Logger.info("灌上凉水");
Logger.info("放在火上");
//线程睡眠一段时间，代表烧水中
Thread.sleep(SLEEP_GAP);
Logger.info("水开了");
} catch (InterruptedException e) {
Logger.info(" 发生异常被中断.");
return false;
}
Logger.info(" 烧水工作，运行结束.");
return true;
}
}
static class WashJob implements Callable {
public Boolean call() throws Exception {
try {
Logger.info("洗茶壶");
Logger.info("洗茶杯");
Logger.info("拿茶叶");
//线程睡眠一段时间，代表清洗中
Thread.sleep(SLEEP_GAP);
Logger.info("洗完了");
} catch (InterruptedException e) {
Logger.info(" 清洗工作 发生异常被中断.");
return false;
}
Logger.info(" 清洗工作 运行结束.");
return true;
}
}
//泡茶线程
static class MainJob implements Runnable {
boolean warterOk = false;
boolean cupOk = false;
int gap = SLEEP_GAP / 10;
public void run() {
while (true) {
try {
Thread.sleep(gap);
Logger.info("读书中......");
} catch (InterruptedException e) {
Logger.info(getCurThreadName() + "发生异常被中断.");
}
if (warterOk && cupOk) {
drinkTea(warterOk, cupOk);
}
}
}
public void drinkTea(Boolean wOk, Boolean cOK) {
if (wOk && cOK) {
Logger.info("泡茶喝，茶喝完");
this.warterOk = false;
this.gap = SLEEP_GAP * 100;
} else if (!wOk) {
Logger.info("烧水失败，没有茶喝了");
} else if (!cOK) {
Logger.info("杯子洗不了，没有茶喝了");
}
}
}
public static void main(String args[]) {
//新起一个线程，作为泡茶主线程
final MainJob mainJob = new MainJob();
Thread mainThread = new Thread(mainJob);
mainThread.setName("主线程");
mainThread.start();
//烧水的业务逻辑
Callable hotJob = new HotWarterJob();
//清洗的业务逻辑
Callable washJob = new WashJob();
//创建java 线程池
ExecutorService jPool =
Executors.newFixedThreadPool(10);
//包装java线程池，构造guava 线程池
ListeningExecutorService gPool =
MoreExecutors.listeningDecorator(jPool);
//提交烧水的业务逻辑，取到异步任务
ListenableFuture hotFuture = gPool.submit(hotJob);
//绑定任务执行完成后的回调，到异步任务
Futures.addCallback(hotFuture, new FutureCallback() {
public void onSuccess(Boolean r) {
if (r) {
mainJob.warterOk = true;
}
}
public void onFailure(Throwable t) {
Logger.info("烧水失败，没有茶喝了");
}
},jPool);
//提交清洗的业务逻辑，取到异步任务
ListenableFuture washFuture = gPool.submit(washJob);
//绑定任务执行完成后的回调，到异步任务
Futures.addCallback(washFuture, new FutureCallback() {
public void onSuccess(Boolean r) {
if (r) {
mainJob.cupOk = true;
}
}
public void onFailure(Throwable t) {
Logger.info("杯子洗不了，没有茶喝了");
}
},jPool);
}
}
官方代码有误，修改后得执行结果为：
[pool-1-thread-1|GuavaFutureDemo$HotWarterJob.call] |> 洗好水壶
[pool-1-thread-1|GuavaFutureDemo$HotWarterJob.call] |> 灌上凉水
[pool-1-thread-1|GuavaFutureDemo$HotWarterJob.call] |> 放在火上
[主线程|GuavaFutureDemo$MainJob.run] |> 读书中......
[pool-1-thread-2|GuavaFutureDemo$WashJob.call] |> 洗茶壶
[pool-1-thread-2|GuavaFutureDemo$WashJob.call] |> 洗茶杯
[pool-1-thread-2|GuavaFutureDemo$WashJob.call] |> 拿茶叶
[主线程|GuavaFutureDemo$MainJob.run] |> 读书中......
[主线程|GuavaFutureDemo$MainJob.run] |> 读书中......
[主线程|GuavaFutureDemo$MainJob.run] |> 读书中......
[主线程|GuavaFutureDemo$MainJob.run] |> 读书中......
[主线程|GuavaFutureDemo$MainJob.run] |> 读书中......
[主线程|GuavaFutureDemo$MainJob.run] |> 读书中......
[主线程|GuavaFutureDemo$MainJob.run] |> 读书中......
[主线程|GuavaFutureDemo$MainJob.run] |> 读书中......
[pool-1-thread-2|GuavaFutureDemo$WashJob.call] |> 洗完了
[pool-1-thread-2|GuavaFutureDemo$WashJob.call] |> 清洗工作 运行结束.
[pool-1-thread-1|GuavaFutureDemo$HotWarterJob.call] |> 水开了
[pool-1-thread-1|GuavaFutureDemo$HotWarterJob.call] |> 烧水工作，运行结束.
[主线程|GuavaFutureDemo$MainJob.run] |> 读书中......
[主线程|GuavaFutureDemo$MainJob.drinkTea] |> 泡茶喝，茶喝完
[主线程|GuavaFutureDemo$MainJob.run] |> 读书中......
通过代码，我们可以看到在等待泡茶的过程中，我们可以读书。
Guava异步回调和Java的FutureTask异步回调，本质的不同在于:
- Guava是非阻塞的异步回调，调用线程是不阻塞的，可以继续执行自己的业务逻辑。
- FutureTask是阻塞的异步回调，调用线程是阻塞的，在获取异步结果的过程中，一直阻塞，等待异步线程返回结果。
5.5 Netty的异步回调模式
Netty官方文档中指出Netty的网络操作都是异步的。在Netty源代码中，大量使用了异步回调处理模式。在Netty的业务开发层面，Netty应用的Handler处理器中的业务处理代码，也都是异步执行的。所以，了解Netty的异步回调，无论是Netty应用级的开发还是源代码级的开发，都是十分重要的。
Netty和Guava一样，实现了自己的异步回调体系：Netty继承和扩展了JDK Future系列异步回调的API，定义了自身的Future系列接口和类，实现了异步任务的监控、异步执行结果的获取。
总体来说，Netty对JavaFuture异步任务的扩展如下：
继承Java的Future接口，得到了一个新的属于Netty自己的Future异步任务接口；该接口对原有的接口进行了增强，使得Netty异步任务能够以非阻塞的方式处理回调的结果；注意，Netty没有修改Future的名称，只是调整了所在的包名，Netty的Future类的包名和Java的Future接口的包名不同。
引入了一个新接口——GenericFutureListener，用于表示异步执行完成的监听器。这个接口和Guava的FutureCallbak回调接口不同。Netty使用了监听器的模式，异步任务的执行完成后的回调逻辑抽象成了Listener监听器接口。可以将Netty的GenericFutureListener监听器接口加入Netty异步任务Future中，实现对异步任务执行状态的事件监听。
总体上说，在异步非阻塞回调的设计思路上，Netty和Guava的思路是一致的。对应关系为：
- Netty的Future接口，可以对应到Guava的ListenableFuture接口。
- Netty的GenericFutureListener接口，可以对应到Guava的FutureCallback接口。
5.5.1 详解GenericFutureListener接口
前面提到，和Guava的FutureCallback一样，Netty新增了一个接口来封装异步非阻塞回调的逻辑——它就是GenericFutureListener接口。
GenericFutureListener位于io.netty.util.concurrent包中，源代码如下：
package io.netty.util.concurrent;
import java.util.EventListener;
public interface GenericFutureListener> extends EventListener {
//监听器的回调方法
void operationComplete(F var1) throws Exception;
}
GenericFutureListener拥有一个回调方法：operationComplete，表示异步任务操作完成。在Future异步任务执行完成后，将回调此方法。在大多数情况下，Netty的异步回调的代码编写在GenericFutureListener接口的实现类中的operationComplete方法中。
说明一下，GenericFutureListener的父接口EventListener是一个空接口，没有任何的抽象方法，是一个仅仅具有标识作用的接口。
5.5.2 详解Netty的Future接口
Netty也对Java的Future接口进行了扩展，并且名称没有变，还是叫作Future接口，代码实现位于io.netty.util.concurrent包中。
和Guava的ListenableFuture一样，Netty的Future接口，扩展了一系列的方法，对执行的过程的进行监控，对异步回调完成事件进行监听（Listen）。Netty的Future接口的源代码如下：
public interface Future extendsjava.util.concurrent.Future {
booleanisSuccess(); // 判断异步执行是否成功
booleanisCancellable(); // 判断异步执行是否取消
Throwable cause();//获取异步任务异常的原因
//增加异步任务执行完成与否的监听器Listener
Future addListener(GenericFutureListener> listener);
//移除异步任务执行完成与否的监听器Listener
Future removeListener(GenericFutureListener> listener);
//....
}
Netty的Future接口一般不会直接使用，而是会使用子接口。Netty有一系列的子接口，代表不同类型的异步任务，如ChannelFuture接口。
ChannelFuture子接口表示通道IO操作的异步任务；如果在通道的异步IO操作完成后，需要执行回调操作，就需要使用到ChannelFuture接口。
5.5.3 ChannelFuture的使用
在Netty的网络编程中，网络连接通道的输入和输出处理都是异步进行的，都会返回一个ChannelFuture接口的实例。通过返回的异步任务实例，可以为它增加异步回调的监听器。在异步任务真正完成后，回调才会执行。
Netty的网络连接的异步回调，实例代码如下：
//connect是异步的，仅提交异步任务
ChannelFuture future = bootstrap.connect(
new InetSocketAddress("www.manning.com",80));
//connect的异步任务真正执行完成后，future回调监听器才会执行
future.addListener(new ChannelFutureListener() {
@Override
public void operationComplete(ChannelFuture channelFuture)
throws Exception {
if(channelFuture.isSuccess()){
System.out.println("Connection established");
} else {
System.err.println("Connection attempt failed");
channelFuture.cause().printStackTrace();
}
}
});
GenericFutureListener接口在Netty中是一个基础类型接口。在网络编程的异步回调中，一般使用Netty中提供的某个子接口，如ChannelFutureListener接口。在上面的代码中，使用的是这个子接口。
5.5.4 Netty的出站和入站异步回调
Netty的出站和入站操作都是异步的。异步回调的方法，和上面Netty建立的异步回调是一样的。
以最为经典的NIO出站操作——write为例，说明一下ChannelFuture的使用。
在调用write操作后，Netty并没有完成对Java NIO底层连接的写入操作，因为是异步执行的。代码如下：
//write输出方法，返回的是一个异步任务
ChannelFuture future = ctx.channel().write(msg);
//为异步任务，加上监听器
future.addListener(
new ChannelFutureListener()
{
@Override
public void operationComplete(ChannelFuture future)
{
// write操作完成后的回调代码
}
});
在调用write操作后，是立即返回，返回的是一个ChannelFuture接口的实例。通过这个实例，可以绑定异步回调监听器，这里的异步回调逻辑需要我们编写。
如果大家运行以上的EchoServer实践案例，就会发现一个很大的问题：客户端接收到的回显信息和发送到服务器的信息，不是一对一对应输出的。看到的比较多的情况是：客户端发出很多次信息后，客户端才收到一次服务器的回显。
这是什么原因呢？这就是网络通信中的粘包/半包问题。对于这个问题的解决方案，在后面会做非常详细的解答，这里暂时搁置。粘包/半包问题的出现，说明了一个问题：仅仅基于Java的NIO，开发一套高性能、没有Bug的通信服务器程序，远远没有大家想象的简单，有一系列的“坑”、一大堆的基础问题等着大家解决。
在进行大型的Java通信程序的开发时，尽量基于一些实现了成熟、稳定的基础通信的Java开源中间件（如Netty）。这些中间件已经帮助大家解决了很多的基础问题，如前面出现的粘包/半包问题。
至此，大家已经学习了Java NIO、Reactor反应器模式、Future模式，这些都是学习Netty应用开发的基础。基础知识已经铺垫得差不多了，接下来到了正式进入学习Netty的阶段。
5.6 本章小结
随着高并发系统越来越多，异步回调模式也越来越重要。在Netty源代码中，大量地使用了异步回调技术，所以，在开始介绍Netty之前，开辟整整一章，非常详细地、由浅入深地为大家介绍了异步回调模式。
本章首先为大家介绍了Java的join合并线程时“闷葫芦式”的异步阻塞，然后介绍了Java的FutureTask阻塞式的获取异步任务结果，最后介绍了Guava和Netty的异步回调方式。
Guava和Netty的异步回调是非阻塞的，而Java的join、FutureTask都是阻塞的。